專利名稱：光學部件的缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及檢測出層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷的光學部件缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置。
背景技術：
圖24是示出第1已有技術的透明襯底的缺陷檢測裝置1的立體圖。日本國專利公開平11-190700號公報記述第1已有技術。激光器2向鏡3出射激光2a。鏡3將來自激光器2的激光2a引導到匯聚透鏡4。匯聚透鏡4將來自鏡3的激光引導到透明襯底5。入射到透明襯底的光在透明襯底5的厚度方向的兩個端面重復反射。透明襯底5有缺陷時，缺陷引起光散射、并且散射的光向透明襯底5的外方出射。成像透鏡6將出射到外方的光引導到CCD(電荷耦合器件)7。CCD7根據接收的光的光量判斷是否有缺陷。作為第2已有技術，日本國專利公開號公報記述與專利公開平11-190700號公報的技術相似的技術。
圖25是示出成為缺陷檢查對象的光學部件8的主視圖。如圖25所示，層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件8在第1已有技術那樣入射激光時，控制入射位置，使由檢查對象層8a入射較多激光。檢查對象層8a的厚度t極薄(例如為10μm～20μm左右)時，為了在光學部件8的端面上僅對檢查對象層8導入激光，需要用與厚度t大致相同的精度進行檢查對象層8a與激光的定位。如圖25所示，將激光照射區9定位在檢查對象層8a內，導入較多的光，對缺陷檢查較佳，但受厚度t限制，需要定位精度高。
第3已有技術的疊層型偏振光元件缺陷檢測裝置在厚度方向重疊多個疊層型偏振光元件，使其偏振方向不同，形成消光狀態。將光照射到該多個疊層型偏振光元件，根據照射的光的泄漏光量判斷疊層型偏振光元件是否有缺陷。
第1已有技術那樣將光入射到具有多層的光學部件時，入射的光在與相鄰的其它層的界面之間受到重復反射。因此，入射的光以每層分別受到劃分的方式在光學部件內行進。劃分的光一面在與相鄰的層的界面反射，一面分別在各層內行進。具有多層的光學部件與單層的光學部件相比，光入射的界面區較寬。因此，具有多層的光學部件與單層的光學部件相比，界面引起的散射光的光量較大。具有多層的光學部件由于具有散射光光量大的特性，光學部件無缺陷時與光學部件有缺陷時從光學部件出射的光量之差小。
構成光學部件的層數隨著其功能提高而變多、并且使用薄層。此情況下，導光的層增多，因而光向多層的劃分增強，缺陷造成的散射強度本身降低。這又使對非缺陷引起的散射的相對強度下降，檢測靈敏度也降低與其相當的份額。以多層劃分方式進行導光時，層單體光吸收率高的層也導光，導致整個導光的光量減小，而且產生層單體擴散性引起的衰減造成的光量減小。這些光量本身減小的因素又使檢測靈敏度降低。因此，用第1已有技術的缺陷檢測裝置檢測缺陷有困難、并且形成層疊的層薄、層數增多的結構時，難度進一步加大。
疊層型偏振光元件(層疊不同原料并使特定方向的偏振光透射的光元件)有的粘貼具有透射性的保護片，以保護表面。如第3已有技術那樣檢測缺陷，將這種疊層型偏振光元件在厚度方向重疊，并對重疊的疊層型偏振光元件照射光時，從保護片出射光。因此，無缺陷時也從保護片出射光，所以不能明確判別有缺陷時和無缺陷時的光出射狀態，不能高精度檢測疊層型偏振光元件的缺陷。疊層型偏振光元件中也層疊多個折射率不同的原料，因而第1已有技術那樣入射光時，如上文所述，光的散射大，使檢測缺陷的精度降低。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種不高精度定位光學部件和檢測用的光的入射處、也能檢測出層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷的光學部件缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置。
本發明的光學部件缺陷檢測方法，是對層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件從與疊層方向交叉的方向的端面入射檢測用的光，并檢測從光學部件出射的光，以檢測出光學部件的缺陷的方法，使檢測用的光的入射方式為入射檢測用的光的端面上的檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸大于檢測缺陷的層的厚度、并且小于光學部件在疊層方向的尺寸。
按照本發明，使檢測用的光以檢測用的光的入射區的疊層方向的尺寸大于檢測缺陷的層的厚度的方式入射。這樣，即使檢測用的光的入射處的定位精度低，也能入射到檢測缺陷的層。又使檢測用的光以檢測用的光的入射區的疊層方向的尺寸小于光學部件在疊層方向的尺寸的方式入射。這樣，能防止例如灰塵或傷痕等光學部件的疊層方向兩端面的散射因素使檢測用的光散射。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測出光學部件的缺陷。
本發明控制檢測用的光的波長和匯聚檢測用的光的光學系統的數值孔徑，使檢測用的光入射。
按照本發明，控制檢測用的光的波長和匯聚檢測用的光的光學系統的數值孔徑。這樣，能調節檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸。因此，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光入射到光學部件。
本發明控制匯聚檢測用的光的光學系統和光學部件的位置，使檢測用的光入射。
按照本發明，控制匯聚檢測用的光的光學系統和光學部件的位置，使檢測用的光入射。這樣，能調節檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸。由于控制光學系統和光學部件的位置，能對多個光學部件或構成光學部件的各層分別調節入射區。因此，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光入射到光學部件。
本發明的光學部件缺陷檢測裝置，檢測層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷，包含向與光學部件疊層方向交叉的方向的端面出射檢測用的光的光源、入射檢測用的光，使入射檢測用的光的端面上的檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸，大于檢測光學部件的缺陷的層的厚度、并且小于光學部件在疊層方向的尺寸的入射控制裝置、以及檢測出從光學部件出射的光的光檢測裝置。
按照本發明，入射控制裝置使入射方式形成入射檢測用的光的端面上的檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸大于檢測缺陷的層的厚度。這樣，即使檢測用的光的入射處的定位精度低，也能入射到預定的層。輸入控制裝置又使檢測用的光以小于光學部件的疊層方向的尺寸的方式入射。這樣，能防止光學部件的疊層方向兩端面的散射因素使檢測用的光散射。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測出光學部件的缺陷。
本發明還包含設在光學部件與光源之間以匯聚檢測用的光的匯聚光學系統、并且輸入控制裝置控制檢測用的光的波長和匯聚光學系統的數值孔徑。
按照本發明，輸入控制裝置控制檢測用的光的波長和匯聚光學系統的數值孔徑。這樣，能調節檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸。因此，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光入射到光學部件。
本發明輸入裝置控制匯聚光學系統的位置。
按照本發明，輸入裝置控制匯聚光學系統的位置。這樣，能調節檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸。由于控制匯聚光學系統和光學部件的位置，能對多個光學部件或構成光學部件的各層分別調節入射區。因此，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光光入射到光學部件。
因此，本發明的目的是提供一種在層疊的層薄且層數多的情況下也能高精度檢測層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷的光學部件缺陷檢測方法和檢測裝置。
本發明的光學部件缺陷檢測方法，是對層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件從與疊層方向交叉的方向的端面入射檢測用的光，并檢測從光學部件出射的光，以檢測出光學部件的缺陷的方法，使檢測用的光入射到具有的折射率大于在疊層方向兩側相鄰的2個層的折射率、并且介于所述相鄰的2個層之間的層。
按照本發明，使檢測用的光入射到折射率大于相鄰2個層的折射率的層(下文有時稱為“導光層”)。由于導光層的折射率大于相鄰的層的折射率，入射到導光層的光一面在與導光層相鄰的其它層的界面(下文有時稱為“相鄰界面”)上反射，一面行進(下文有時將一面反射一面行進稱為“導光”)。檢測用的光不入射到光學部件中相鄰界面除外的剩余界面。這樣，就沒有相鄰界面除外的剩余界面引起的散射光，因而由缺陷和相鄰界面引起的散射光組成從光學部件出射的光。該散射光在光學部件無缺陷時和光學部件有缺陷時不同，而且由于沒有來自相鄰界面除外的剩余界面的散射光，能可靠地甄別來自缺陷的散射。
本發明使檢測用的光入射到構成光學部件的層中檢測用的光的光吸收率小的層。
按照本發明，使檢測用的光入射到構成光學部件的層中檢測用的光的光吸收率小的層。由于將進行導光的層限定在光吸收率小的層，與單純光導入時相比，能充分確保檢測缺陷用的光。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測光學部件的缺陷。
本發明檢測用的光的偏振狀態是線偏振、并且使檢測用的光以其偏振方向對入射檢測用的光的層的檢測用的光的擴散方向大致垂直的方式入射。
按照本發明，使檢測用的光以其偏振方向對入射檢測用的光的層的檢測用的光的擴散方向大致垂直的方式入射。可將擴散方向當作主要影響光在層內的不連續性的方向，因而通過入射偏振方向與擴散方向垂直的光，導光時光難以感應該不連續性，能防止導光過程中檢查光量減小。
本發明檢測出從光學部件的疊層方向的一個表面出射的光。
按照本發明，通過檢測來自疊層方向的一個表面的光，能檢測出與疊層方向交叉的方向所涉及的缺陷的位置。由于能檢測出缺陷的位置，能將光學部件加工成剔除該缺陷。因此，可制造無缺陷的光學部件。這樣，能提高光學部件的生產率。
本發明在光學部件與光探測裝置之間介入光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大的消雜光濾光片，以檢測出從光學部件出射的光。
按照本發明，在光學部件與光探測裝置之間配置消雜光濾光片，因而能利用消雜光濾光片控制入射到光探測裝置的光。將消雜光濾光片構成光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大。因此，能使入射到光探測裝置的光的光量隨離開入射位置的距離加大而變大。檢測用的光入射到光學部件時，隨光學部件的衰減因素、例如相鄰界面造成的散射和導光層的透射率、引起離開入射位置的距離變大而衰減。
光學部件大的情況下，遍及整個導光層導入檢測用的光時，需要加大入射的檢測用的光的光量，但加大檢測光的光量時，相鄰界面引起的散射使從光學部件出射的散射光的光量變大。該散射光的光量變大，則散射光的強度分布與缺陷引起的散射光強度分布相似。因此，難以甄別相鄰界面引起的散射光和缺陷引起的散射光，檢測缺陷的精度降低。本發明這樣介入消雜光濾光片，能使缺陷以外的部分的散射光消除，明確地檢測出缺陷引起的散射光。因此，即便是大的光學部件，也能高精度檢測出缺陷。
本發明檢測出從光學部件上與疊層方向交叉的方向的端面的不同于檢測用的光的入射位置的位置出射的光。
按照本發明，從光學部件中與疊層方向交叉的方向的端面入射檢測用的光。因此，檢測用的光一面在相鄰界面反射，一面行進。從光學部件上與疊層方向交叉的方向的端面的不同于檢測用的光的入射位置的位置(下文有時稱為“出射位置”)出射的光由于光學部件的衰減因素，使檢測用的光衰減。光學部件存在缺陷時，缺陷引起檢測用的光進行散射。這樣由缺陷引起散射，所以從出射位置出射的光除當然按光學部件衰減因素衰減外，缺陷也使其衰減。因此，可通過檢測從出射位置出射的光，檢測出缺陷。
本發明光學部件是疊層型偏振光元件。
按照本發明，光學部件是疊層型偏振光元件。即便是衰減因素造成的光散射大的疊層型偏振光元件，也能檢測出缺陷。
本發明的光學部件缺陷檢測裝置，檢測出層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷，包含使檢測用的光從光學部件的與疊層方向交叉的方向的端面入射、并使檢測用的光入射到具有的折射率大于在光學部件疊層方向兩側相鄰的2個層的折射率且介于所述相鄰的2個層之間的層的聚光裝置、以及檢測出從光學部件出射的光的光檢測裝置。
按照本發明，聚光裝置使檢測用的光入射到光學部件中折射率大于相鄰2個層的折射率的層。檢測用的光一面在相鄰界面反射，一面在導光層內行進。這樣，沒有其它界面引起的散射光，因而由缺陷和相鄰界面引起的散射光組成從光學部件出射的光。該散射光在光學部件無缺陷時和光學部件由缺陷時不同，所以能可靠地甄別。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測光學部件的缺陷。
本發明聚光裝置使檢測用的光入射到構成光學部件的層中檢測用的光的光吸收率小的層。
按照本發明，聚光裝置使檢測用的光入射到構成光學部件的層中檢測用的光的光吸收率小的層。將進行導光的層限定在光吸收率小的層，所以與單純光導入時相比，能充分確保檢測缺陷用的光量。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測光學部件的缺陷。
本發明聚光裝置使偏振狀態為線偏振的檢測用的光以其偏振方向對入射檢測用的光的層的檢測用的光的擴散方向大致垂直的方式入射。
按照本發明，聚光裝置使偏振狀態為線偏振的檢測用的光以其偏振方向對入射檢測用的光的層的檢測用的光的擴散方向大致垂直的方式入射。可將擴散方向當作主要影響光在層內的不連續性的方向，因而通過入射偏振方向與擴散方向垂直的的檢測用的光，導光時光難以感應該不連續性，能防止導光過程中檢查光量減小。
本發明檢測出從光學部件的疊層方向的一個表面出射的光。
按照本發明，通過檢測來自疊層方向的一個表面的光，能檢測出與疊層方向交叉的方向所涉及的缺陷的位置。由于能檢測出缺陷的位置，能將光學部件加工成剔除該缺陷。因此，可制造無缺陷的光學部件。這樣，能提高光學部件的生產率。
本發明在光學部件與光探測裝置之間介入光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大的消雜光濾光片，以檢測出從光學部件出射的光。
按照本發明，在光學部件與光探測裝置之間配置消雜光濾光片，因而能利用消雜光濾光片控制入射到光探測裝置的光。將消雜光濾光片構成光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大。光學部件大的情況下，遍及整個導光層導入檢測用的光時，需要加大入射的檢測用的光的光量。加大檢測光的光量時，相鄰界面引起的散射使從光學部件出射的散射光的光量變大。該散射光的光量變大，則散射光的強度分布與缺陷引起的散射光強度分布相似。因此，難以甄別相鄰界面引起的散射光和缺陷引起的散射光，檢測缺陷的精度降低。本發明這樣介入消雜光濾光片，能使缺陷以外的部分的散射光消除，明確地檢測出缺陷引起的散射光。因此，即便是大的光學部件，也能高精度檢測出缺陷。
本發明檢測出從光學部件上與疊層方向交叉的方向的端面的不同于檢測用的光的入射位置的位置出射的光。
按照本發明，從光學部件中與疊層方向交叉的方向的端面入射檢測用的光。光檢測裝置檢測出從出射位置出射的光。光學部件存在缺陷時，缺陷引起檢測用的光進行散射。由于缺陷使檢測用的光散射，缺陷也使檢測用的光衰減。因此，可通過檢測從出射位置出射的光，檢測出缺陷。光檢測裝置檢測出從出射位置出射的光，因而與檢測出從疊層方向的一個表面出射的光相比，能減小裝置的結構。
本發明光學部件是疊層型偏振光元件。
按照本發明，光學部件是疊層型偏振光元件。即便是衰減因素引起的光散射大的疊層型偏振光元件，也能檢測出缺陷。
根據本發明，即使檢測用的光的入射處的定位精度低，也能入射到檢測缺陷的層、并且能防止光學部件的疊層方向兩端面的散射因素使檢測用的光散射。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測出光學部件的缺陷。
根據本發明，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光入射到光學部件。
根據本發明，能調節檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸。由于控制光學系統和光學部件的位置，能對多個光學部件或構成光學部件的各層分別調節入射區。因此，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光入射到光學部件。
根據本發明，即使檢測用的光的入射處的定位精度低，也能入射到預定的層、并且能防止光學部件的疊層方向兩端面的散射因素使檢測用的光散射。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測出光學部件的缺陷。能放寬對檢測裝置部件要求的精度，并能降低裝置的制造成本。又由于裝置的維護和調整簡單，能減少裝置的運轉費用。
根據本發明，能調節檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸。因此，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光入射到光學部件。
根據本發明，能調節檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸。由于控制匯聚光學系統和光學部件的位置，能對多個光學部件或構成光學部件的各層分別調節入射區。因此，適當調節入射區的疊層方向的尺寸，能使檢測用的光入射到光學部件。
根據本發明，由缺陷和相鄰界面引起的散射光組成從光學部件出射的光。該散射光在無缺陷時和有缺陷時不同，而且沒有來自相鄰界面以外的界面的散射光，所以能可靠地甄別。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測光學部件的缺陷。
根據本發明，能防止將薄的層多層化時的問題，即防止層的光吸收率的影響。
根據本發明，能檢測出與疊層方向交叉的方向所涉及的缺陷的位置。由于能檢測出缺陷的位置，能將光學部件加工成剔除該缺陷。因此，可制造無缺陷的光學部件。這樣，能提高光學部件的生產率。
根據本發明，可通過介入消雜光濾光片，消除缺陷以外的部分中的散射光，明確地檢測出缺陷引起的散射光。因此，即便是大的光學部件，也能高精度檢測出缺陷。
根據本發明，從出射位置出射的光除當然按光學部件衰減因素衰減外，缺陷也使其衰減。因此，可通過檢測從出射位置出射的光，檢測出缺陷。
根據本發明，即便是衰減因素造成的光散射大的疊層型偏振光元件，也能檢測出缺陷。
根據基于本發明的缺陷檢測裝置，由缺陷和相鄰界面引起的散射光組成從光學部件出射的光。該散射光在無缺陷時和有缺陷時不同，而且沒有來自相鄰界面以外的界面的散射光，所以能可靠地甄別。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測光學部件的缺陷。
根據基于本發明缺陷檢測裝置，能防止將薄的層多層化時的問題，即防止層的光吸收率的影響。
根據基于本發明的缺陷檢測裝置，能使層內擴散的影響造成的衰減大為減小。因此，能防止導光過程中檢查光量降低。這樣，能高精度檢測出缺陷。
根據基于本發明缺陷檢測裝置，能檢測出與疊層方向交叉的方向所涉及的缺陷的位置。由于能檢測出缺陷的位置，能將光學部件加工成剔除該缺陷。因此，可制造無缺陷的光學部件。這樣，能提高光學部件的生產率。
根據基于本發明的缺陷檢測裝置，可通過介入消雜光濾光片，消除缺陷以外的部分中的散射光，明確地檢測出缺陷引起的散射光。因此，即便是大的光學部件，也能高精度檢測出缺陷。
根據基于本發明的缺陷檢測裝置，可通過檢測從出射位置出射的光，檢測出缺陷。光檢測裝置檢測出從出射位置出射的光，因而與檢測出從疊層方向的一個表面出射的光相比，能減小裝置的結構。
采用基于本發明的缺陷檢測裝置，即便是衰減因素引起的光散射大的疊層型偏振光元件，也能檢測出缺陷。
附圖簡述從下面的詳細說明和附圖會明確本發明的目的、特點和優點。


圖1是示出一本發明實施方式的光學部件缺陷檢測裝置10的一部分的主視圖。
圖2是示出光學部件缺陷檢測裝置10的側視圖。
圖3是用表1所示的3種物鏡20的入射部示出檢測用的光18的光軸位置與導光層22的透射光量的關系的曲線。
圖4是用偏移量不同的入射部15示出檢測用的光18的光軸位置與導光層22的透射光量的關系的曲線。
圖5是示出光學部件14的缺陷檢測方法的流程圖。
圖6是示出另一本發明實施方式的光學部件缺陷檢測裝置10a的側視圖。
圖7A是示出部分光學部件缺陷檢測裝置10a的主視圖，表示使入射區19對寬度方向Y匯聚的狀態。
圖7B是示出部分光學部件缺陷檢測裝置10a的主視圖，表示使入射區19對疊層方向Z匯聚的狀態。
圖8是示出一本發明實施方式的光學部件缺陷檢測裝置300的主視圖。
圖9是將疊層型偏振光元件214放大后示出的主視圖。
圖10是示出缺陷檢測裝置300的主視圖，是示出疊層型偏振光元件214存在缺陷25的狀態的主視圖。
圖11是示出缺陷檢測裝置300的立體圖，是示出疊層型偏振光元件214存在缺陷225的狀態的立體圖。
圖12是示出疊層型偏振光元件214的缺陷225的檢測方法的流程圖。
圖13A～圖13D是示出將檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件244時疊層型偏振光元件244中寬度方向X的位置與散射光強度的關系的曲線。圖13A是示出對沒有缺陷225的疊層型偏振光元件214使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。圖13B是示出對第1層222內有缺陷225的疊層型偏振光元件214使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。圖13C是示出對第2層223內或第3層224內有缺陷225的疊層型偏振光元件214使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。圖13D是示出對第1層222內有缺陷225的疊層型偏振光元件214如已有技術那樣，從寬度方向X看時，檢測用的光218橫截多個層，同時入射到疊層型偏振光元件214時的散射光強度的曲線。
圖14是將利用另一本發明實施方式的光學部件缺陷檢測裝置300a檢測出缺陷的疊層型偏振光元件244放大后示出的主視圖。
圖15是示出又一本發明實施方式的缺陷檢測裝置310的立體圖。
圖16是示出導光時產生擴散的情況下另一本發明實施方式的缺陷檢測裝置310的立體圖。
圖17是示出又一本發明實施方式的缺陷檢測裝置320的主視圖。
圖18是示出消雜光濾光片271的光透射率與疊層型偏振光元件214的寬度方向X的位置的關系的曲線。
圖19是示出缺陷檢測裝置320的立體圖，是示出疊層型偏振光元件214存在缺陷225的狀態的立體圖。
圖20A和圖20B是示出將檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時疊層型偏振光元件214的寬度方向X的位置與散射光強度的關系的曲線。圖20A是示出對沒有缺陷225的疊層型偏振光元件214使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。圖20B是示出對第1層222內與寬度方向X有關的位置X 0有缺陷225的疊層型偏振光元件214使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。
圖21是示出又一本發明實施方式的缺陷檢測裝置330的主視圖。
圖22是示出缺陷檢測裝置330的立體圖，是示出疊層型偏振光元件214存在缺陷225的狀態的立體圖。
圖23是示出將檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時疊層型偏振光元件214的寬度方向X的位置與檢測用的光218的光強度的關系的曲線。
圖24是示出第1已有技術的透明襯底缺陷檢測裝置1的立體圖。
圖25是示出成為缺陷檢查對象的光學部件的主視圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖詳細說明本發明的較佳實施方式。
圖1是示出一本發明實施方式的光學部件缺陷檢查裝置10的一部分的主視圖。圖2是示出光學部件缺陷檢測裝置10的側視圖。光學部件缺陷檢測裝置(下文有時簡稱為“缺陷檢測裝置”)10的組成包含激光源11、光檢測部12、判斷部13和入射部15。缺陷檢測裝置10檢測出層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件14的缺陷25。
光學部件14用多種材料構成，本實施方式中，在厚度方向層疊多個厚度尺寸不同的片狀材料，構成多層結構。光學部件14設置覆蓋疊層方向Z的2個端面部的保護膜16。保護膜16是具有透射性的薄片，保護光學部件14免受外力破壞。
激光源11是光源，向與光學部件14的疊層方向Z交叉的方向的端面14a出射檢測用的光18。配置激光源11，使檢測用的光18的光軸大致平行于與光學部件疊層方向Z大致正交的長度方向X。將檢測用的光18照射到光學部件14的長度方向X的一個端面14a。用例如半導體激光器件實現激光源11。
入射部15是匯聚光學系統，設置在光學部件14與激光源11之間，匯聚檢測用的光18。入射部15的組成包含準直透鏡20和物鏡21。準直透鏡20將來自激光源11的發散光變換成平行光。物鏡21將來自準直透鏡20的平行光匯聚導光學部件14的長度方向X的一個端面14a，使來自激光源11的檢測用的光18入射。
光檢測部12是光檢測裝置，檢測出從光學部件14出射的光。光檢測部12檢測出從光學部件14的疊層方向Z的一個表面出射的光。用例如感光元件和電荷耦合元件(Charge Coupled Device，簡稱為CCD)實現光檢測部12。光檢測部12將基于檢測出的光的信息供給判斷部13。
判斷部13根據光檢測部12供給的信息判斷光學部件14是否有缺陷25。判斷部13將表示判斷結果的信息供給通知裝置(例如顯示裝置和發聲裝置)，通知基于有無缺陷的信息。
判斷部13具有作為輸入控制部的功能，使檢測用的光18的入射方式形成入射檢測用的光18的端面14a的檢測用的光18的入射區19的疊層方向Z的尺寸L1大于作為光學部件14的預定層的導光層22的厚度L2、并且小于光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3。判斷部13控制檢測用的光18的波長和物鏡21的數值孔徑(Numerical Aperture，簡稱為NA)。判斷部13還控制入射部15的位置。
如圖1所示，物鏡21將檢測用的光18匯聚成圓形。判斷部13控制檢測用的光18的入射區19的疊層方向Z的尺寸L1，使其大于作為預定層的導光層22的厚度L2。判斷部13還控制入射區19在疊層方向Z的位置，使導光層22上導入較多檢測用的光18。導光層22是檢測缺陷25的層，最好衰減最小地進行導光。
導光層22存在缺陷25時，在缺陷25的附近處，光學方面產生折射率、透射率和反射率的變動。檢測用的光18穿透缺陷25時，在缺陷25近旁產生散射。光檢測部12檢測出散射光，從而判斷部13根據檢測出的散射光，在缺陷25與其周圍的光量差為規定值以上時，判斷為缺陷25。這樣，判斷部13能檢測出缺陷25。
對由入射部15匯聚成規定大小的檢測用的光18調整位置，使其在光學部件15的長度方向X的一個端面14a上對導光層22為疊層方向Z的大致中央。由入射部15的設計決定檢測用的光18的入射區19的直徑(即光束直徑L1)與導光層22的厚度L2的關系。本實施方式采用分別具有10μm～80μm厚度的7層結構的光學部件14，對20μm厚的導光層22作導光，進行缺陷檢測。
由于入射區19為圓形，入射區19的疊層方向Z的尺寸L1等于光束直徑L1。由例如使用的激光波長和物鏡21的數值孔徑(Numerical Aperture，簡稱為NA)決定光束直徑L1。表1示出一例光束直徑L1與NA的關系。將激光源11出射的檢測用的光18用準直透鏡10變換成平行光后，用具有表1所示的NA的物鏡21進行匯聚。這里將檢測用的光18的波長設定為約650nm。
表1

如表1所示，可判明根據物鏡20的NA，相對于導光層22的厚度L2，有3種情況光束直徑L1為6μm，小于厚度L2；光束直徑L1為15μm，與厚度L2大致相同；光束直徑L1為75μm，大于厚度L2。
圖3是用表1所示的3種物鏡20的入射部15示出檢測用的光18的光軸位置與導光層22的透射光量的關系的曲線。曲線的橫軸表示從檢測用的光18的光軸與導光層22的中心一致的位置向疊層方向Z的光軸位移量，曲線的縱軸表示導光層22的透射光量。將光學部件14中入射端面14a至測量透射光量的出射端面的距離取為16cm，用光功率計在出射端面測量透射光量。
如圖3所示，在入射端面14a的光束直徑L1與導光層22的厚度L2大致相同時，透射光量最大，但產生檢測用的光18的光軸與導光層22的中心不一致時，透射光量急劇減小。光束直徑L1變大、并且檢測用的光18的光軸與導光層22的中心一致時的透射光量比光束直徑L1小時的小，但產生檢測用的光18的光軸與導光層22的中心不一致時的透射光量平緩減小。
其結果，偏移等于或大于5μm的情況下，光束直徑L1大時，透射光量大。關于導光層22和檢測用的光18的光軸的機械精度，顯然光束直徑L1越大，依賴性越寬松。還判明進一步將檢測用的光18收縮得小于導光層22的厚度L2時，透射光量的減小和位置偏移造成的透射光量減小都變大，不適合檢測缺陷25。
使光束直徑L1進一步加大時，由于在光學部件14的表面設置保護膜16，檢測用的光18入射到保護膜16內或保護膜16的表面。這使粘著在保護膜16的表面的空氣中的灰塵或污點等發光，妨礙檢測來自導光層22的缺陷25的散射光。因此，光束直徑L1的極限尺寸為光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3。
這樣，需要將光束直徑L1取為與導光層22的厚度L2大致相符的附近至不大于光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3。缺陷檢測裝置10中，最好不進行檢測用的光18的光軸位置和導光層22的中心位置的位置調整，因而考慮光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3和保護膜10的厚度尺寸以決定光束直徑L1即可。這樣，能使導光層22和檢測用的光18的光軸的位置精度設定寬松。
由例如光學部件14和物鏡21的位置決定光束直徑L1。入射部15中，使物鏡21與光學部件14的長度方向X的一個端面14a的距離變化。在光學部件14的長度方向X的一個端面14a上對焦點位置提供偏移時，換言之，加大物鏡21與光學部件14的距離時，與將光學部件14的長度方向X的一個端面14a取為焦點位置時相比，可加大光束直徑L1的尺寸。表2中示出例如NA為0.25、檢測用的光18的波長為650nm時，偏離焦點位置的量(即偏移量)與光束直徑L1的關系。
表2

如表2所示，光束直徑L1與偏移量成正比，偏移量為100μm時，光束直徑L1為50μm。
圖4是用偏移量不同的入射部15示出檢測用的光18的光軸位置與導光層22的透射光量的關系的曲線。曲線的橫軸表示從檢測用的光18的光軸與導光層22的中心一致的位置向疊層方向Z的光軸位移量，曲線的縱軸表示導光層22的透射光量。將光學部件14中入射端面14a至測量透射光量的出射端面的距離取為16cm，用光功率計在出射端面測量透射光量。
與上述結合圖3說明的改變NA的情況相同，需要將光束直徑L1取為與導光層22的厚度L2大致相符的附近至不大于光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3。缺陷檢測裝置10中，最好不進行檢測用的光18的光軸位置和導光層22的中心位置的位置調整，因而考慮光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3和保護膜10的厚度尺寸以決定光束直徑L1即可。這樣，能使導光層22和檢測用的光18的光軸的位置精度設定寬松。
加大光束直徑L1時，與光束直徑L1小的情況相比，對導光層22導光的光量變小，所以需要構成通過加大入射光量確保檢查缺陷所需的導光的光量。因此，需要將激光源11的出射光量選擇成能遍及整個光學部件14作檢查的光量。
圖5是示出光學部件14的缺陷檢測方法的流程圖。步驟a0中，將光學部件14配置在預定位置后，進至步驟a1。步驟a1中，入射檢測用的光18，使入射檢測用的光18的端面的檢測用的光18的入射區19的疊層方向Z的尺寸L1大于光學部件14的導光層22的厚度L2、并且小于光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3。然后，進至步驟a2。步驟a2中，光檢測部12檢測出光學部件14出射的散射光后，進至步驟a3。步驟a3中，判斷部13根據光檢測部12檢測出的散射光強度判斷是否有缺陷25后，進至步驟a4。在步驟a4結束步驟a1開始的一系列檢測步驟。利用這種檢測步驟檢測出缺陷25。
綜上所述，根據本實施方式，判斷部13使入射方式形成入射檢測用的光18的端面的檢測用的光18的入射區19的疊層方向Z的尺寸L1大于光學部件14的導光層22的厚度L2。這樣，即使檢測用的光18的入射位置的定位精度低，也能入射到導光層22。判斷部13又使檢測用的光18以小于光學部件14的疊層方向Z的尺寸L3的方式入射。這樣，能防止例如灰塵、傷痕等光學部件14的疊層方向Z的兩個端面的散射因素使檢測用的光18散射。因此，可通過檢測從光學部件14出射的光，高精度檢測出光學部件14的缺陷。
光學部件14的缺陷檢測中，通過使端面14a上的光束形狀最佳，即使在導光層22的厚度L2極薄的光學部件14中，也能放寬檢測用的光18的光軸與導光層22的中心的對位精度。這樣，可放寬對裝置部件要求的精度，能降低缺陷檢測裝置10的制作成本。又由于缺陷檢測裝置10的維護和調整簡單，能減少缺陷檢測裝置10的運轉費用。
本實施方式中，判斷部13控制檢測用的光18的波長和物鏡22的數值孔徑。這樣，能調節檢測用的光18的入射區19的疊層方向的尺寸L1。因此，適當調節入射區19的疊層方向的尺寸L1，能使檢測用的光18入射到光學部件14。
本實施方式中，判斷部13控制入射部15的位置。這樣，能調節檢測用的光18的入射區19的疊層方向的尺寸L1。由于控制入射部15和光學部件14的位置，能對多個光學部件14或構成光學部件14的各層分別調節入射區19。因此，適當調節入射區19的疊層方向的尺寸L1，能使檢測用的光18入射到光學部件14。
本實施方式中，從疊層方向Z的一側檢測出散射光，因而能檢測出缺陷25引起的散射光的位置、數量和大小。這樣，能加工并生產剔除缺陷25的光學部件14。因此，可制造無缺陷25的光學部件14。即，能提高光學部件14的生產率。構成包含光學部件14的光裝置時，能預先剔除含有缺陷的光學部件14，因而能提高光裝置成品率，使光裝置的生產率提高。
根據圖3和圖4，入射區19的疊層方向Z的尺寸L1最好比導光層22的厚度L2大一些，例如為其1倍～3倍，4倍以上則光量的衰減變大。通過這樣選擇入射區19的形狀，能放寬定位精度，而且能使盡可能多的檢測用的光18在導光層22中導光，可提高檢測出缺陷25的精度。
光束直徑L1、裝置的檢測用的光18的光軸定位精度x和電感性22的厚度L2最好具有下面的式(1)的關系。
L2≤L1≤(L2+x)……(1)如圖3和圖4所示，缺陷檢測最佳為L1＝L2時，但由于基本上存在定位精度x，最好將光束直徑L1設定成等于和大于L2+x。通過這樣設定光束直徑L1，即使檢測用的光18的光軸由于裝置的機械結構在疊層方向Z的哪一方移動定位精度x的份額，光束的入射區也能覆蓋整個導光層22。
光束直徑L1太大時，導入導光層22的光量減小，因而最好將定位精度x設定成等于或小于2倍導光層22的厚度L2，換言之，最好設定成光束直徑L1等于或小于3倍導光層厚度L2。通過這樣設定，即使為了檢查，替換光元件，使裝置定位精度x在某范圍變動，也由于該范圍等于或小于2倍導光層厚度L2，能使檢測出缺陷所需的光量入射到導光層22。
圖6是示出另一本發明實施方式的發報機缺陷檢測裝置10a的側視圖。本實施方式的缺陷檢測裝置10a與上述圖1～圖5的缺陷檢測裝置10相似。本實施方式的組成標注與上述缺陷檢測裝置10中相應的組成相同的參考號，僅說明不同的組成，省略對相同的組成作說明。本實施方式中，入射部15的組成還包含整形棱鏡30。將整形棱鏡30設在準直透鏡20與物鏡21之間。通過這樣設置整形棱鏡30，能使入射區19的形狀變化。
本實施方式中，光學部件14的端面14a上的檢測用的光18的入射區19的形狀不同。如上文所述，入射區19僅對疊層方向的尺寸L1有限制，因而不規定其它形狀。作為入射區19的形狀，也可以是橢圓形。
圖7A和圖7B是示出部分光學部件缺陷檢測裝置10a的主視圖。如圖7A所示，用整形棱鏡30使入射區19對垂直于疊層方向Z和長度方向X的寬度方向Y匯聚。圖7B中，用整形棱鏡30使入射區19對疊層方向Z匯聚。即便是這種入射區19，也能與上述實施方式1同樣地有效。
也可取消準直透鏡20，使來自激光源11的檢測用的光18直接入射到整形棱鏡30，從而實現入射部15。還可用準直透鏡20和圓柱透鏡匯聚成橢圓形。
上述各實施方式中，缺陷檢測裝置用1個光源構成激光源11，但進行整個光學部件14的缺陷檢查時，需要構成利用進給機構使光學部件14對激光源11移位。也可構成通過排列多個激光源11，一次就檢查整個光學部件14。
上述實施方式不過示出本發明的例子，可在本發明范圍內改變組成結構。
圖8是示出一本發明實施方式的光學部件缺陷檢測裝置300的主視圖。光學部件缺陷檢測裝置(下文有時簡稱為“缺陷檢測裝置”)300的組成包含聚光部211、光檢測部212和判斷部213。缺陷檢測裝置300是檢測出層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷的裝置。本實施方式中，光學部件是疊層型偏振光元件214。由疊層型偏振光元件主體215和夾持疊層型偏振光元件主體215的保護片216構成偏振光元件214。疊層型偏振光元件主體215由多種材料構成，本實施方式中向厚度方向Z層疊片狀材料而構成，具有使光通過疊層方向Z(即厚度方向Z)時僅透射該光中一個偏振方向的偏振光的功能。
保護片216是具有透射性的薄片，保護疊層型偏振光元件主體215免受外力破壞。將保護片216設置成覆蓋疊層型偏振光元件狀態215的疊層方向Z的兩個端面部。
聚光部211是聚光裝置，使檢測用的光218從疊層型偏振光元件214中與疊層方向Z交叉的方向的端面214a入射。聚光部211的組成包含光源219、準直透鏡220和匯聚透鏡221，光源219出射檢測用的光218。光源219利用例如半導體激光器件實現。準直透鏡220將來自光源219的發散光變換成平行光。匯聚透鏡221將來自準直透鏡220的平行光匯聚到疊層型偏振光元件214的端面214a，使來自光源219的檢測用的光218入射。匯聚透鏡221可將檢測用的光218匯聚成點狀，也可將其匯聚成線狀。例如光源219使用波長655nm的激光，作為準直透鏡220使用光瞳半徑3mm、f＝12mm的透鏡，作為匯聚透鏡221使用f＝12mm的圓柱透鏡時，匯聚透鏡將光在疊層方向Z匯聚成寬20μm的線狀。
光檢測部212是光檢測裝置，檢測出從疊層型偏振光元件214出射的光。光檢測部212檢測出從疊層型偏振光元件214的疊層方向Z的一個表面出射的光。用例如感光元件和電荷耦合元件(Charge Coupled Device，簡稱為CCD)實現光檢測部212。光檢測部212將基于檢測出的光的信息供給判斷部213。
判斷部213根據光檢測部212供給的信息，判斷疊層型偏振光元件214是否有缺陷。
圖9是將疊層型偏振光元件214放大后示出的主視圖。本實施方式中，疊層型偏振光元件214的多層結構的1個層的與疊層方向Z交叉的方向的端面214a是疊層型偏振光元件214的與疊層方向Z大致正交(包括正交)的寬度方向X的一個端面214a。匯聚透鏡221使來自光源219的檢測用的光218匯聚，激勵使疊層型偏振光元件214的1個層具有強度峰的導光狀態(下有時稱為“高相位速度導光狀態”)。這時，通過將導光的層選擇為層單體吸收率低的層，即使在薄的層重疊的結構中，也能抑制導光的期間的光衰減變大。
檢測用的光218例如入射到疊層型偏振光元件主體215的1個導光層(即第1層222)。有時將構成疊層型偏振光元件主體215的第1層除外的2個剩余層223和224分別稱為“第2個層”和“第3層”。
為了激勵高相位速度導光狀態，聚光部211進行例如調整匯聚透鏡221的數值孔徑(Numerical Aperture，簡稱為NA)等，使檢測用的光218匯聚在疊層型偏振光元件214的寬度方向X的一個端面214a附近不大于第1層222的厚度的匯聚直徑內進行入射。高相位速度導光狀態是行進角小的傳播模式。行進角是第1層222與其它層的界面(下文有時稱為“第1界面”)222a和導光時的檢測光58的光軸形成的角中小的一方的角，是導光時的檢測光58在第1界面222a上全反射的角。這里將構成疊層型偏振光元件主體215的第1層～第3層的折射率分別取為n1～n3。將各層的折射率n1～n3設定成滿足下面的式(2)。
n2＜n1，n3＜n1……(2)
將各層的折射率滿足式(2)并且在疊層方向Z具有小于第1層222的厚度的匯聚直徑的檢測用的光218入射到第1層222。換言之，聚光部211使檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214中折射率n1大于相鄰2個層的折射率n2、n3的層。這樣，導光時的檢測光58變成在第1層222具有光強度中心的狀態，一面取在第1界面222a全反射的反射路徑，一面得到導光。
圖10是示出缺陷檢測裝置300的主視圖，示出疊層型偏振光元件214具有缺陷225的狀態。圖11是示出缺陷檢測裝置300的立體圖，示出疊層型偏振光元件214具有缺陷225的狀態。圖11中，為了容易理解，省略示出判斷部213，設想地示出光檢測部212。第1層222內存在缺陷225(例如異物、氣泡、樹脂漬)時，檢測用的光218產生的導光時的檢測光(未示出)因第1層222內的光路被缺陷225直接切斷，最敏感地發生散射。第2層223和第3層224存在缺陷225時和邊界部222a存在缺陷225時，這些缺陷225引起在疊層方向Z產生大的形變(未示出)。檢測用的光218產生的導光時的檢測光(未示出)的波長遠小于形變的大小，因而檢測用的光218產生的導光時的檢測光因形變而敏感地引起散射。
保護片216與疊層型偏振光元件主體215之間存在作為缺陷225的異物時，異物使疊層型偏振光元件主體215的界面結構形變。因此，即使在隔開第1層222的位置存在異物，檢測用的光222產生的導光時的檢測光也散射。
圖12是示出疊層型偏振光元件214的缺陷225的檢測方法的流程圖。步驟b0中，將疊層型偏振光元件214配置在預定位置后，進至步驟b1。步驟b1中，檢測用的光218僅在疊層型偏振光元件214寬度方向X的一個端面的第1層得到導光后，進至步驟b2。步驟b2中光檢測部212檢測出從疊層型偏振光元件214出射的散射光后，進至步驟b3。步驟b3中，判斷部213根據光檢測部212檢測出的散射光強度，判斷是否存在缺陷225，并進至步驟b4。在步驟b4結束從步驟b1開始的一系列檢測步驟。
圖13A～圖13D是示出將檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時，疊層型偏振光元件214的寬度方向X的位置與散射光強度的關系的曲線。曲線的橫軸表示疊層型偏振光元件214寬度方向X的位置，曲線的縱軸表示散射光強度。如圖13所示，光檢測部215將檢測出的散射光的光強度變化畫成曲線。
圖13A是示出對沒有缺陷225的疊層型偏振光元件214在第1層222入射檢測用的光228時的散射光強度的曲線。沒有缺陷225的疊層型偏振光元件214由疊層型偏振光元件224原來的散射因素使檢測用的光218散射。隨著聚光部211的離開檢測用的光218入射位置的距離變大，檢測用的光218由疊層型偏振光元件214原來的散射因素引起衰減。因此，隨著離開檢測用的光218的入射位置的距離變大，散射光強度變小。判斷部213通過與圖13A所示沒有缺陷225的疊層型偏振光元件214的散射光強度進行比較，判斷疊層型偏振光元件214內是否有缺陷225。這樣，最好根據多個無缺陷225的疊層型偏振光元件214中的散射光強度測量平均值決定成為是否有缺陷225的判斷基準的散射光強度。
圖13B是示出對第1層222內有缺陷的疊層型偏振光元件214使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。對寬度方向X在位置X 0具有缺陷。如上文所述，第1層222內的缺陷225使檢測用的光218切斷，產生散射。因此，從缺陷225的位置附近出射散射光。判斷部213根據該散射光判斷為疊層型偏振光元件214內有缺陷225。
圖13C是示出對第2層223內或第3層224內存在缺陷225的疊層型偏振光元件224使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。如上文所述，疊層型偏振光元件214根據第2層223內和第3層224內的缺陷225產生形變，因而在第1層222內從缺陷225的位置附近出射散射光。形變引起的散射光強度并非第1層222內存在缺陷225的情況越嚴重就越大，但該散射光強度遠大于疊層型偏振光元件主體215原來各層間邊界上的散射等。因此，能區別疊層型偏振光元件主體215原有的散射因素引起的散射光和缺陷225引起的散射光。判斷部213根據該散射光判定為疊層型偏振光元件214內存在缺陷225。
圖13D是示出第1層222內有缺陷225的疊層型偏振光元件214，像已有技術那樣使檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時的散射光強度的曲線。在已有技術那樣使檢測用的光218一面貫穿多個層一面受到導光的導光狀態下，散射加大。該散射是保護片216中的散射和檢測用的光218通過各層間的邊界的散射。這些散射是缺陷225以外的散射的主要因素。
已有技術那樣遍及疊層方向Z的整個區域入射檢測用的光218時，由于各層間邊界面的散射因素，即使在沒有缺陷225的狀態下，散射光強度也大。如上文所述，第1層222內有缺陷225時，缺陷225導致疊層方向Z產生形變，所以第2層223、第3層224和保護片216內的檢測用的光218因形變而產生散射。因此，如圖13D所示，第1層222內的缺陷225引起的散射光變大，但非缺陷225引起的散射光也大，因而不能明確判斷是否有缺陷225。
本實施方式那樣用第1層222的高相位速度導光大幅度抑制缺陷225以外的散射。因此，檢測用的光218的散射通過強化缺陷225引起的散射光的光量，使缺陷225和缺陷225以外的部分中散射光強度差變大。
高相位速度導光狀態下，具有抑制檢測用的光218在橫穿的層間邊界上滲出光的影響的效果。因此，多層結構的邊界狀態下引起散射的散射光少，所以散射光強度妨礙檢測缺陷225的程度不大。這樣，疊層型偏振光元件214那樣使光偏振的結構上，雖然對容易散射而且因多層結構而散射率高的光學部件進行導光，也容易探測多層結構的各邊界的缺陷225引起的散射光。
如上所述，按照本實施方式，使檢測用的光218入射到構成疊層型偏振光元件214的各層中折射率大于相鄰的2個層的折射率的第1層222。入射到第1層222的光由于第1層222的折射率大于相鄰的第2層223和第2層224的折射率，一面在第1界面反射，一面行進。檢測用的光218不入射到疊層型偏振光元件214的第1界面222a除外的剩余界面。這樣，沒有剩余界面引起的散射光，因而由缺陷225和第1界面222a引起的散射光組成從疊層型偏振光元件214產生的光。該散射光在疊層型偏振光元件214沒有缺陷225時和有缺陷225時差異明確。因此，可通過檢測從疊層型偏振光元件214出射的光，高精度檢測出疊層型偏振光元件的缺陷225。
本實施方式中，使檢測用的光218從疊層型偏振光元件214中與疊層方向Z交叉的方向的端面214a入射。因此，檢測用的光210一面在第1界面222a上反射，一面在第1層222中行進。疊層型偏振光元件214有缺陷225時，檢測用的光218因缺陷225而發生散射。使散射的光出射到疊層型偏振光元件214的外方。因此，可通過檢測從疊層型偏振光元件214的疊層方向Z的一個表面出射的光，檢測出缺陷225。
缺陷225引起的散射光從缺陷225附近出射，因而可通過檢測來自疊層方向Z的一個表面的散射光的出射位置，檢測出與疊層方向Z交叉的方向所涉及的缺陷225的位置。由于能檢測出缺陷225的位置，能將疊層型偏振光元件214加工成剔除缺陷225。因此，可制作無缺陷225的疊層型偏振光元件214。這樣，能提高疊層型偏振光元件214的生產率。
疊層型偏振光元件214設置具有的折射率大于相鄰2個層的折射率的層。這樣，通過使光入射到第1層222，疊層型偏振光元件214檢測出缺陷。因此，能實現能可靠判斷是否有缺陷的疊層型偏振光元件214。
上述實施方式中，聚光部211的組成包含匯聚透鏡221，但不限于附圖的方式。匯聚透鏡221也可以是棒形透鏡。還可組合多個光源219、準直透鏡220和匯聚透鏡221構成聚光部211。又可構成聚光部211，而去除準直透鏡220。
圖14是將另一本發明實施方式的光學部件缺陷檢測裝置300a檢測出缺陷的疊層型偏振光元件244放大后示出的主視圖。本實施方式的缺陷檢測裝置300a與上述圖6～圖13的缺陷檢測裝置300相似，本實施方式的組成標注與上述缺陷檢測裝置300的相應組成相同的參考號，僅說明不同的組成，對相同的組成省略說明。本實施方式中，缺陷檢測裝置300a使檢測用的光218入射到多個層。
在厚度方向Z層疊多個疊層型偏振光元件主體245、本實施方式中為7種層230～236，將疊層型偏振光元件主體245構成多層結構。將疊層型偏振光元件主體245構成層單體光吸收率低的層相鄰。
如圖14所示，疊層方向Z的匯聚直徑大于多個層厚度的合計值時，構成疊層型偏振光元件244的多個層在本實施方式中，將檢測用的光218入射到5個層231～234。第1層232的折射率n1和相鄰的第2層231的折射率n2、第3層233的折射率n3滿足上述式(2)。又設定成從第1層232向疊層方向Z的一方的第2層234(即第4層234)的折射率n4、相鄰的第3層233的折射率n3和第5層的折射率n5的大小關系滿足下面的式(3)。
n3＜n4，n5＜n4 ……(3)換言之，聚光部211使檢測用的光218的大部分入射到疊層型偏振光元件244中折射率大于相鄰2個層的折射率n的第1層232和第4層234。這樣，導光時的檢測用的光218形成第1層232和第4層234具有光強度中心的狀態，一面取進行全反射的路徑，一面受到導光。
由此，第1層232和第4層234中導光的光同時進行高相位速度導光。檢測用的光218也入射到第2層231、第3層233和第5層235(下文有時將這些層統稱為“剩余層”)，但通過將剩余層的厚度設定成非亞微米(例如等于或大于1μm)，使光在剩余層內不受到導光，從而不發生吸收。同樣，剩余層內也幾乎沒有檢測用的光218的散射，不妨礙檢測缺陷。
雖然是這樣在導光層中進行導光的狀態，但與僅1個層中導光時相同，也能防止妨礙檢測的非所需散射光增多。而且，是這種狀態，則第1層232與第4層234之間存在缺陷等情況下，與僅第1層中導光時相比，缺陷上的散射強度升高，因而缺陷發現率提高。
圖15是示出又一本發明實施方式的缺陷檢測裝置310的主視圖。本實施方式的缺陷檢測裝置310與上述圖8～圖13的缺陷檢測裝置300相似，本實施方式的組成標注與上述缺陷檢測裝置300的相應組成相同的參考號，僅說明不同的組成，對相同的組成省略說明。本實施方式中，聚光部61的組成包含光源219、準直透鏡220和圓柱透鏡267，檢測用的光218處在疊層型偏振光元件214的端面214a上被匯聚成線狀的狀態。
圓柱透鏡267使入射到疊層型偏振光元件214的光只在疊層方向Z匯聚，因而長度方向Y上準直的光(平行光)在疊層型偏振光元件214內受到導光。導光269在長度方向Y仍保持平行不變時，意味著長度方向Y未出現光擴散。構成疊層型偏振光元件214的各層如圖9和圖10那樣薄的情況下，在第1層222傳播相同距離時，存在因厚度薄而容易受界面狀態影響的趨勢。
可以說檢測用的光218具有在疊層型偏振光元件214的疊層方向Z擴展的趨勢(下文有時將該擴展稱為“導光時擴散”)，因而可認為此導光時擴散在圖15的例子中主要發生在疊層型偏振光元件264的疊層方向Z(下文有時將此擴展趨勢的主方向稱為“導光時擴散主方向”)。為了不容易受該界面的影響，使檢測用的光218為偏振方向A固定的線偏振光，減小影響其導光時光超越界面滲出的量(グ—スヘンシエンシフト)的程度，因而通過使該偏振方向A為長度方向Y，能減少散射。
圖16是示出光學部件缺陷檢測裝置310的主視圖，示出圖15的疊層型偏振光元件214的導光時擴散主方向不同的情況。除上述界面引起的導光時擴散外，有時也會發生導光時擴散。如圖16所示，由于從聚光部261向長度方向Y入射準直的檢測用的光218，有時導光270為發散光。出現此發散現象的主要原因是由于光受到導光的層內對折射率存在島狀等不均勻性(折射率局部變化，未示出)，該不均勻性引起光的行進方向變化。出現此發散現象時，導光270除受到來自界面的影響外，還大量受到該不均勻性的影響。即，可以說出現導光270那樣的導光狀態時，光越擴散，長度方向Y產生導光時擴散越大，導光時擴散的主方向成為長度方向Y。因此，通過使檢測用的光218為線偏振光，使其偏振方向A為疊層方向Z，能減小導光時擴散的影響。
如圖15和圖16所示，導光時擴散使檢查時的檢查光量減小，因而通過入射具有的偏振方向A垂直于作為導光時擴散的主方向的擴散方向的線偏振光，如上文所述，能防止檢查光量減小。
圖17是示出另一本發明實施方式的缺陷檢測裝置320的主視圖。本實施方式的缺陷檢測裝置320與上述圖8～圖12和圖13A～圖13D的缺陷檢測裝置300相似，本實施方式的組成標注與上述缺陷檢測裝置300的相應組成相同的參考號，僅說明不同的組成，對相同的組成省略說明。本實施方式中，缺陷檢測裝置320的組成還包含消雜光濾光片271。將消雜光濾光片27設在疊層型偏振光元件214與光檢測部212之間。
疊層型偏振光元件214由比玻璃等光吸收率高的材料組成，因而檢測用的光218相對于疊層型偏振光元件214中離開光入射位置的距離，按指數函數衰減。換言之，檢測用的光218在入射位置的光強度，大于在寬度方向X離開入射位置的位置的光強度。即，設某距離X的位置上，強度為I(X)，入射位置上的強度為I0，則作為衰減率α(正數)，可用下面的式(4)表示I(X)。
I(X)＝I0exp(-αX) ……(4)從式(4)可知，檢測大(X值大)疊層型偏振光元件214的缺陷225時，為了遍及疊層型偏振光元件214在寬度方向X的整個區域導入檢測用的光218，需要加大入射位置上的光強度I0。加大入射位置的光強度I0時，在入射位置附近，缺陷225以外處的散射光強度也變大，所以難以檢測缺陷225。因此，本實施方式的缺陷檢測裝置320為了大的疊層型偏振光裝置214也檢測出缺陷225，使用消雜光濾光片271。
圖18是示出消雜光濾光片271的光透射率與疊層型偏振光元件214的寬度方向X的位置的關系的曲線。曲線的縱軸表示消雜光濾光片271的光透射率，曲線的橫軸表示疊層型偏振光元件214在寬度方向X的位置。將消雜光濾光片271構成隨著離開聚光部211的檢測用的光218的入射位置的距離變大，光透射率加大。最好將消雜光濾光片271的透射率變化構成預先測量疊層型偏振光元件214的檢測用的光214的傳播損耗，使入射到光檢測部212的光對寬度方向X相等。
例如，設消雜光濾光片271的寬度方向X的透射率為T(X)，消雜光范圍為0＜X＜Xm，則衰減率當作α，T(Xm)為98％時，可由下面的式(5)表示T(X)。
T(X)＝{0.98/exp(αXm)}exp(-αX)……(5)這樣，在疊層型偏振光元件214無缺陷225的情況下，將檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時，光檢測部212檢測出在寬度方向X具有大致相同的光強度的光。
圖19是示出缺陷檢測裝置320的立體圖，示出疊層型偏振光元件214有缺陷225的狀態。圖19中，為了容易理解，省略示出判斷部213，設想地示出消雜光濾光片271和光檢測部212。如上文所述，疊層型偏振光元件214內有缺陷225時，使檢測用的光218入射，則從疊層型偏振光元件214出射缺陷225引起的散射光。出射的散射光通過消雜光濾光片271入射到光檢測部212。光檢測部212檢測出入射的光，將檢測出的信息供給判斷部213。判斷部213根據光檢測部212供給的信息判斷是否有缺陷225。
圖20A和圖20B是示出將檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時疊層型偏振光元件214在寬度方向X的位置與散射光強度的關系的曲線。曲線的橫軸表示疊層型偏振光元件214的寬度方向X的位置，曲線縱軸表示散射光強度。圖20A是示出對無缺陷225的疊層型偏振光元件214將檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。無缺陷225的疊層型偏振光元件214由疊層型偏振光元件214原來的散射因素使檢測用的光218發生散射。檢測用的光218進入疊層型偏振光元件214時，隨著離開聚光部211的檢測用的光218的入射位置的距離加大，疊層型偏振光元件214原來的散射因素引起衰減。因此，散射光強度隨著離開檢測用的光218的入射位置的距離加大而變小，但本實施方式中，散射光通過消雜光濾光片271入射到光檢測部212，因而入射到光檢測部212的散射光強度大致相同。
圖20B是示出對第1層222內的寬度方向X所涉及的位置X0有缺陷225的疊層型偏振光元件214使檢測用的光218入射到第1層222時的散射光強度的曲線。如上文所述，第1層222內的缺陷225切斷檢測用的光218，使其散射。因此，如圖20B所示，位置X0從缺陷225的位置附近出射基于缺陷225的散射光。所以，判斷部213進行與無缺陷225的情況的比較，判斷是否有缺陷225。
如上所述，按照本實施方式，將消雜光濾光片271配置在疊層型偏振光元件214與光檢測部212之間。因此，能利用消雜光濾光片271控制入射到光檢測部212的光。將消雜光濾光片271構成光透射率隨離開檢測用的光218的入射位置的距離加大而變大。因此，能使入射到光檢測部212的光的光量隨離開檢測用的光218的入射位置的距離加大而變大。檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時，隨著疊層型偏振光元件214的衰減因素(例如第1層222與其它層的界面引起的散射和第1層222的透射率)引起離開入射位置的距離變大，產生衰減。通過介入消雜光濾光片271，能消除缺陷225以外的部分上的散射光，明確檢測出缺陷225引起的散射光。因此，即便是大的疊層型偏振光元件214，也能高精度檢測出缺陷225，從而能達到與上述實施方式的缺陷檢測裝置300相同的效果。
上述實施方式中，檢測用的光218的入射位置固定，但不限于此。通過使聚光部211對疊層型偏振光元件214在長度方向Y相對移位，能遍及疊層型偏振光元件214內的全部區域詳細檢測是否有缺陷225。
也可將聚光部211構成遍及疊層型偏振光元件214的長度方向Y的全部區域入射檢測用的光218。通過這樣構成聚光部211，遍及疊層型偏振光元件214內全部區域一次入射檢測用的光218，就能檢測出是否有缺陷225和缺陷225的位置。由于能這樣檢測出缺陷225的位置，可避開缺陷225，重新加工成規模較小的疊層型偏振光元件214。因此，能有效地重新利用有缺陷的疊層型偏振光元件214。
圖21是示出又一本發明實施方式的缺陷檢測裝置330的主視圖。圖22是示出缺陷檢測裝置330的立體圖，示出疊層型偏振光元件214有缺陷225的狀態。本實施方式的缺陷檢測裝置330與上述圖8～圖12、圖13A～圖13D、圖14～圖19以及圖20A和圖20B所示的缺陷檢測裝置300、320相似，本實施方式的組成標注與上述缺陷檢測裝置300、320的相應組成相同的參考號，僅說明不同的組成，對相同的組成省略說明。本實施方式在光檢測部212檢測出光的位置方面具有特征。
光檢測部212檢測出從疊層型偏振光元件214中與疊層方向Z交叉的方向的端面214b的、與聚光部211的檢測用的光218的入射位置不同的位置出射的光。將光檢測部212配置在對疊層型偏振光元件214的疊層方向Z與聚光部211相反的一側。
聚光部211的組成包含光源219、準直透鏡220和圓柱透鏡267。檢測用的光218被匯聚成線狀，因而在疊層型偏振光元件214內的第1層222中垂直于寬度方向X的長度方向Y上不擴展，以圖15所示導光269的形狀在第1層222內向寬度方向X行進。
圖23是示出將檢測用的光218入射到疊層型偏振光元件214時疊層型偏振光元件214在寬度方向X的位置與導光時的光269的光強度的關系的曲線。如上文所述，疊層型偏振光元件214無缺陷225時，如圖23的第1曲線282那樣，疊層型偏振光元件214的散射因素引起導光時的光269衰減。因此，入射位置和出射位置上，入射位置的光量大。對疊層型偏振光元件214的寬度方向X在位置X 0有缺陷225時，如圖23的第2曲線283那樣，導光時的光269因缺陷225而發生散射，所以第1層222導光時的光在位置X0進一步衰減。
這樣，由于疊層型偏振光元件214內是否有缺陷225，出射位置的光量存在差異。光檢測部212檢測出從寬度方向X的另一端面214b出射的光，將基于檢測出的光量的信息供給判斷部213。判斷部213對光檢測部212供給的信息和預定的圖23所示的判斷光量值284進行比較，判斷是否有缺陷225。將判斷光量值284設定成例如疊層型偏振光元件214無缺陷時在出射位置出射的光量的程度。
如上所述，按照本實施方式，使檢測用的光218從疊層型偏振光元件214的與疊層方向Z交叉的方向的端面214a入射。因此，導光時的光269一面在連接第1層222的界面上反射，一面行進。從出射位置出射的光具有導光時的光269由于疊層型偏振光元件214的衰減因素而衰減后的光量。疊層型偏振光元件214有缺陷225時，導光時的光269因缺陷225而引起散射。缺陷225這樣造成散射，所以從出射位置出射的光除當然由于疊層型偏振光元件214的衰減因素而衰減外，缺陷225也造成其衰減。因此，可通過檢測從出射位置出射的光，檢測出缺陷225。
本實施方式的缺陷檢測裝置330，檢測出不是從疊層型偏振光元件214疊層方向Z的整個表面而是僅從端面214b出射的光，因而能有效地檢測出缺陷225。本實施方式還能將裝置構成得較小。因此，能達到與上述實施方式的缺陷檢測裝置相同的效果。
本實施方式的缺陷檢測裝置330中，對疊層型偏振光元件214的寬度方向X設置聚光部271和光檢測部212，但還可構成對疊層型偏振光元件214的長度方向Y設置聚光部271和光檢測部212。這樣構成缺陷檢測裝置330，將從各聚光部271出射的光入射得遍及疊層型偏振光元件214的寬度方向X和長度方向Y的全部區域。因此，不僅是否有缺陷225，而且缺陷225的位置，都能得到高精度檢測。
本發明的光學部件缺陷檢測方法，檢測出層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷，其特征在于，使檢測用的光僅入射到構成光學部件的各層中的1個層，并檢測出從光學部件出射的光。
使檢測用的光僅入射到構成光學部件的各層中的1個層。檢測用的光只能入射到僅1個層，因而在入射檢測用的光的層(下文有時稱為“第1層”)中，一面在與第1層相鄰的其它層的界面(下文有時稱為“第1界面”)上反射，一面行進。因此，檢測用的光不入射到光學部件中第1界面除外的剩余界面(下文有時稱為“第2界面”)。這樣，沒有第2界面引起的散射光，因而由缺陷和第1界面引起的散射光組成從光學部件出射的光。該散射光在光學部件無缺陷時和光學部件有缺陷時不同，而且沒有來自第2界面的散射光，所以能可靠地甄別。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測出光學部件的缺陷。
由缺陷和第1界面引起的散射光組成從光學部件出射的光。該散射光在光學部件無缺陷時和光學部件有缺陷時不同，而且沒有來自第2界面的散射光，所以能可靠地甄別。因此，可通過檢測從光學部件出射的光，高精度檢測出光學部件的缺陷。
本發明能以其它各種方式實施，而不脫離其精神或主要特征，因此上述實施方式所有的方面只不過示出例子，本發明的范圍為權利要求書所示的范圍，不受說明書本文任何約束。屬于權利要求書范圍的改變或變換都在本發明范圍內。
權利要求
1.一種光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，是從與疊層方向交叉的方向的端面向層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件入射檢測用的光，并檢測從光學部件出射的光以檢測出光學部件的缺陷的方法，使檢測用的光的入射方式為入射檢測用的光的端面上的檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸，大于檢測缺陷的層的厚度、并且小于光學部件在疊層方向的尺寸。
2.如權利要求1所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，控制檢測用的光的波長和匯聚檢測用的光的光學系統的數值孔徑，使檢測用的光入射。
3.如權利要求1或2所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，控制匯聚檢測用的光的光學系統和光學部件的位置，使檢測用的光入射。
4.一種光學部件缺陷檢測裝置，檢測層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷，其特征在于，包含向與光學部件疊層方向交叉的方向的端面出射檢測用的光的光源、入射檢測用的光，使入射檢測用的光的端面上的檢測用的光的入射區在疊層方向的尺寸，大于檢測光學部件的缺陷的層的厚度、并且小于光學部件在疊層方向的尺寸的入射控制裝置、以及檢測出從光學部件出射的光的光檢測裝置。
5.如權利要求4所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，還包含設在光學部件與光源之間以匯聚檢測用的光的匯聚光學系統、并且輸入控制裝置控制檢測用的光的波長和匯聚光學系統的數值孔徑。
6.如權利要求5所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，輸入控制裝置控制匯聚光學系統的位置。
7.一種光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，是從與疊層方向交叉的方向的端面向層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件入射檢測用的光，并檢測從光學部件出射的光，以檢測出光學部件的缺陷的方法，使檢測用的光入射到具有的折射率大于在疊層方向兩側相鄰的2個層的折射率、并且介于所述相鄰的2個層之間的層。
8.如權利要求7所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，使檢測用的光入射到構成光學部件的層中檢測用的光的光吸收率小的層。
9.如權利要求7或8所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，檢測用的光的偏振狀態是線偏振、并且使檢測用的光，以其偏振方向對入射檢測用的光的層的檢測用的光的擴散方向大致垂直的方式入射。
10.如權利要求7或8所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，檢測出從光學部件的疊層方向的一個表面出射的光。
11.如權利要求9所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，檢測出從光學部件的疊層方向的一個表面出射的光。
12.如權利要求10所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，在光學部件與光探測裝置之間介入光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大的消雜光濾光片，以檢測出從光學部件出射的光。
13.如權利要求11所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，在光學部件與光探測裝置之間介入光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大的消雜光濾光片，以檢測出從光學部件出射的光。
14.如權利要求7或8所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，檢測出從光學部件上與疊層方向交叉的方向的端面的、不同于檢測用的光的入射位置的位置出射的光。
15.如權利要求9所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，檢測出從光學部件上與疊層方向交叉的方向的端面的、不同于檢測用的光的入射位置的位置出射的光。
16.如權利要求7所述的光學部件缺陷檢測方法，其特征在于，光學部件是疊層型偏振光元件。
17.一種光學部件缺陷檢測裝置，檢測出層疊多個具有透射性的層而構成的光學部件的缺陷，其特征在于，包含使檢測用的光從與光學部件疊層方向交叉的方向的端面入射，并使檢測用的光入射到具有的折射率大于在光學部件疊層方向兩側相鄰的2個層的折射率且介于所述相鄰的2個層之間的層的聚光裝置、以及檢測出從光學部件出射的光的光檢測裝置。
18.如權利要求17所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，聚光裝置使檢測用的光入射到構成光學部件的層中檢測用的光的光吸收率小的層。
19.如權利要求18所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，聚光裝置使偏振狀態為線偏振的檢測用的光以其偏振方向對入射檢測用的光的層的檢測用的光的擴散方向大致垂直的方式入射。
20.如權利要求17或18所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，檢測出從光學部件的疊層方向的一個表面出射的光。
21.如權利要求19所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，檢測出從光學部件的疊層方向的一個表面出射的光。
22.如權利要求20所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，在光學部件與光探測裝置之間介入光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大的消雜光濾光片，以檢測出從光學部件出射的光。
23.如權利要求21所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，在光學部件與光探測裝置之間介入光透射率隨離開檢測用的光的入射位置的距離加大而變大的消雜光濾光片，以檢測出從光學部件出射的光。
24.如權利要求17或18所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，從檢測出光學部件上與疊層方向交叉的方向的端面的、不同于檢測用的光的入射位置的位置出射的光。
25.如權利要求19所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，檢測出從光學部件上與疊層方向交叉的方向的端面的、不同于檢測用的光的入射位置的位置出射的光。
26.如權利要求17所述的光學部件缺陷檢測裝置，其特征在于，光學部件是疊層型偏振光元件。
全文摘要
本發明揭示一種光學部件的缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置，判斷部(13)使入射區(19)的疊層方向的尺寸L1大于光學部件(14)的導光層(22)的厚度L2的方式入射。即使檢測用的光(18)的入射位置的定位精度低也能入射到導光層(22)。判斷部(13)又使檢測用的光(18)以小于光學部件(14)的疊層方向的尺寸L3的方式入射。能防止例如灰塵、傷痕等光學部件(14)中疊層方向Z的兩個端面的散射因素使檢測用的光(18)散射。因此，可通過檢測從光學部件(14)出射的光，高精度檢測出光學部件(14)的缺陷(25)。
文檔編號G01N21/88GK1769854SQ200510119378
公開日2006年5月10日 申請日期2005年11月2日 優先權日2004年11月2日
發明者三宅知之, 南功治, 平野兼史, 中田泰男, 倉田幸夫 申請人:夏普株式會社